[发明专利]聚酰亚胺前驱体、聚酰亚胺和聚酰亚胺膜及其制法和应用

说明书

本发明公开了一种聚酰亚胺前驱体、聚酰亚胺及无色透明聚酰亚胺膜，以及其制备方法和应用。所述聚酰亚胺前驱体含有式(1)所示的结构单元、式(2)所示的结构单元、式(3)所示的结构单元、式(4)所示的结构单元中的至少一种，以及式(5)所示的结构单元、式(6)所示的结构单元、式(7)所示的结构单元、式(8)所示的结构单元中的至少一种，以下式中R₁和R₂各自独立为含有至少一个碳六元环的含氟芳香族残基，R₁和R₂相同或不同。本发明聚酰亚胺薄膜的透光率大于85％，玻璃化转变温度大于350℃，吸水率小于1％。

技术领域

本发明涉及聚酰亚胺领域，具体地说，是涉及一种聚酰亚胺前驱体、聚酰亚胺及无色透明聚酰亚胺膜，以及其制备方法和应用。

背景技术

聚酰亚胺是一类综合性能非常优异的聚合物，具有非常优良的耐热性、耐低温性、自润滑性、耐辐射性以及阻燃等特性，同时具有优良的力学性能和介电性能，广泛用于航空航天、微电子、太阳能电池、高温过滤、机械、分离膜以及OLED等领域。值得一提的是，随着柔性电子与柔性显示技术的飞速发展，透明PI薄膜以其优良的耐高温特性、良好的力学性能以及优良的耐化学稳定性而成为了柔性显示器件基板的首选材料。

传统的芳香族PI由于在分子结构中存在强烈的共轭效应，相邻分子链的二酐和二胺单元间会形成电荷转移络合物(CTC)，使薄膜呈现棕黄色，从而在蓝紫光及紫外波段的透明性上存在不足。目前，黄色透明PI已经在柔性显示器件中开始得到广泛应用。相比之下，虽然无色透明PI薄膜作为柔性显示基板更具发展潜力，但现有的无色透明PI材料在满足透明性、热性能的同时还需要满足低吸湿、耐弯折等方面的技术要求，才能够真正实现应用。

普通的聚酰亚胺主链上含有大量的酰亚胺环结构，由于电子极化和结晶性致使聚酰亚胺分子链间存在较强的作用力，使得聚酰亚胺分子链紧密堆积，从而导致其难溶难熔而难以加工成型，从而严重影响其应用价值。为了解决溶解性的难题，通常先合成聚酰亚胺的前体-聚酰胺酸溶液，通过涂膜或纺丝等方式先加工成聚酰胺酸材料，然后再通过热亚胺化或者化学亚胺化等方式转化成最终的聚酰亚胺材料。聚酰亚胺材料的加工成型以及性能与前驱体溶液的品质有着直接地关联性。通常，聚酰胺酸通常由二酐和二胺在非质子极性溶剂中于低温下反应制得。二酐和二胺单体种类非常多，原料来源广，不同单体组合可以聚合得到不同结构的聚酰亚胺材料，从而造成了聚酰亚胺材料性能上的差异。

无色透明PI薄膜的研究主要从单体结构上入手，引入强极性基团或大侧基结构单体或使用脂肪族单体，从而抑制了分子内/分子间的电荷转移络合物(CTC)的形成，达到聚酰亚胺的透明性的目的。但与此同时，由于这类分子结构对分子链的稳定性有一定影响，所得薄膜的热性能和机械性能将有所下降。此外，如果引入了极性的基团也会使得薄膜的吸湿性大大提高。所以，平衡PI薄膜的透光率、热性能、吸湿性以及机械性能的关系，在达到透明度要求的同时，保持PI本身优异的热性能，并提高薄膜的抗吸湿性以及耐弯折性是基板用PI薄膜材料研究的关键。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中无色透明聚酰亚胺难以同时满足尺寸稳定性、抗吸湿性以及耐弯折性等技术问题，由此提供了一种聚酰亚胺前驱体，该前驱体所形成的聚酰亚胺以刚性共平面的分子结构为主，这样保证了材料的热性能，同时加入部分可沿链段轴向转动的单元结构，从而提高材料的弹性，增加了聚酰亚胺的耐弯折性，此外在链段中引入含氟的基团，能够降低材料的表面能从而达到抗吸湿的效果。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决上述技术问题之一相对应的聚酰亚胺前驱体的制备方法。

本发明所要解决的技术问题之三是提供一种与解决上述技术问题之一相对应的聚酰亚胺。

本发明所要解决的技术问题之四是提供一种与解决上述技术问题之一相对应的聚酰亚胺薄膜及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题之五是提供一种与解决上述技术问题之一相对应的聚酰亚胺薄膜的应用。